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目前临床上使用的许多抗癌药物都以DNA为作用的主要靶点，通过与癌细胞DNA发生相互作用，进而影响复制与转录，表现出抗癌活性。因此研究药物活性化合物对DNA序列的选择性，探讨抗癌药物结构与其作用模式以及生物活性之间的关系，对药物的筛选及改进设计具有重要意义。
与此同时，广大药学家和化学家也正致力于寻找合适的药物载体来提高药物安全性及药物疗效。目前，新型纳米药物载体不仅由于其在生物体内高效的输送性能而受到广泛关注，而且体现出在纳米生物学以及纳米医学领域广阔的应用前景。由于碳纳米管具有低生物毒性、低免疫反应等特性从而使碳纳米管作为纳米药物载体的研究方兴未艾。因此，在体外分子水平研究碳纳米管对DNA的结合特性对于其纳米生物应用显得尤为重要。
本文通过红外光谱(IR)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、荧光光谱(FL)、圆二色谱(CD)、DNA热变性实验、原子力显微镜(AFM)以及电化学循环伏安(CV)等手段研究了药物小分子以及单壁碳纳米管对DNA的相互作用，并利用对DNA具有特异性识别作用且具有优良光学、电化学活性的药物小分子为探针，研究了侧翼序列对DNA电子传递的影响，主要结果如下：
1、研究了侧翼序列对DNA链内电子传递的影响：由于侧翼序列对DNA链内碱基堆积的影响，造成了不同侧翼序列的七种DNA之间电子传递速率的差异。对于相似序列的DNA，链越长的DNA电子传递速率越小；而对于相同长度的DNA，含有AA重复序列的DNA比含有AT重复序列的DNA电子传递速率大，而同时含有AA、AT序列DNA的电子传递速率介于含有AA重复序列和含有AT重复序列的DNA之间。
2、研究了药物小分子Coralyne与质子化三链DNA d(C+-T)6-d(A-G)6-d(C-T)6以及双链DNA d(A-G)6-d(C-T)6之间的相互作用：Coralyne与三链DNA的结合强度要大于双链DNA；离子强度的增大可使Coralyne与DNA的结合强度减弱；在合适的盐离子强度下，Coralyne可诱导双链DNA形成三链DNA，以及诱导单链DNAd(C-T)6发生构象变化；Coralyne在水溶液中的电化学过程是不可逆的，并且由于三链DNA和双链DNA与Coralyne结合强度的不同造成了两者对Coralyne电化学行为影响的差异。
3、研究了单壁碳纳米管与双链DNA的相互作用：运用AFM技术，直观的从DNA的形貌上体现了当SWNTs与DNA发生相互作用时会引起DNA的聚集，并且两者之间的相互作用具有序列选择性，即：GC-DNA>ct-DNA>AT-DNA；通过DNA紫外热变性实验证明，当SWNTs与DNA发生相互作用时会导致富含G-C碱基对的DNA热稳定性的降低；通过CD光谱证明当SWNTs在DNA的大沟区与DNA发生相互作用后，可以引起富含G-C碱基对的DNA B→A构象转化；荧光、CD竞争结合实验可以进一步证明SWNTs与DNA之间发生相互作用时的结合位点在DNA大沟区。
4、研究了单壁碳纳米管与四链DNA的相互作用： SWNTs可在弱酸性溶液中增强I-motif的热稳定性，并在中性以及弱碱性溶液中诱导I-motif四股螺旋结构的形成；在G-rich strand溶液中加入SWNTs并不能引起G--rich strand结构的变化；由于SWNTs能够特异性结合C-rich strand，因此不论是在弱酸性溶液还是中性溶液中，SWNTs的加入都会使四股螺旋结构与G-rich strand和C-richstrand形成的互补WC-双链结构之间的平衡向四股螺旋结构形成方向移动。